CN108695155A - 一种能精确控制igbt空穴载流子注入的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别提供一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法。所采用的晶圆是通过直拉法得到的，对晶圆背面减薄后，再通过金属蒸发工艺或溅射工艺，将势垒金属Pt、Ir、AlSi附着于IGBT背面，减薄后的晶圆背面所含有的氧原子溶度将与原先衬底中所含的氧原子溶度基本保持一致。所述背面肖特基结的形成工艺包括势垒金属层的形成和低温退火处理；所述退火处理的温度在400～550℃之间。通过低温退火使晶圆背面一部分的氧原子形成溶度在5×1013cm‑3以上的热施主，在结合处与势垒金属构成肖特基结。本发明通过采用不同的势垒金属和低温处理的条件，能精确控制集电极区掺杂物活性化率，从而精确控制IGBT集电极区的空穴注入效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别提供一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法。
背景技术
IGBT（绝缘栅双极晶体管）同时具有单极性器件和双极性器件的优点，驱动电路简单， 控制电路功耗和成本低，通态压降低，器件自身损耗小，是未来高压大电流的发展方向。
传统的 IGBT制造工艺是在背面减薄后注入硼离子，背面清洗，退火，金属蒸发，合金化，继而制成背面电极，而退火方式主要有两种：低温退火和激光退火。低温退火会使p+集电极区掺杂物活性化的溶度不高，导致从p+衬底区的空穴注入效率降低，增大了导通电阻Ron。激光退火非常有效的提高了p+集电极区掺杂物活性化溶度，但是制造成本很高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供了一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法，包括下述步骤：
步骤一，形成IGBT表面电极层；
步骤二，背面减薄；
步骤三，形成背面肖特基结。
进一步，所述方法中所采用的晶圆是通过直拉法得到的，晶圆中含有一定的氧溶度，经过高温处理后，晶圆表面的氧原子通过扩散到外界，从而将在晶圆表面与背面形成低氧溶度区。
进一步，所述步骤二中，对晶圆背面减薄，除去背面的低氧溶度区，减薄后的晶圆背面所含有的氧原子溶度将与衬底中所含的氧原子溶度一致；再通过金属蒸发工艺或溅射工艺，将势垒金属Pt、Ir、AlSi附着于IGBT背面，采用不同的势垒金属将精确控制氧热施主的活性化程度。
进一步，所述步骤三中，所述背面肖特基结的形成工艺包括势垒金属层的形成和低温退火处理；所述退火处理的温度在400～550℃之间，通过低温退火使晶圆背面一部分的氧原子形成溶度在5×1013cm-3以上的热施主，在结合处与势垒金属构成肖特基结。
进一步，所述低温退火工艺中，晶圆背面的形成热施主氧原子的溶度可以通过与不同的势垒金属形成的肖特基结来进行控制。
本发明的有益效果是：（1）采用的晶圆是由直拉法(CZ法)生产得到的，这样可以大幅度降低生产成本；（2）在IGBT背面电极制成后，通过减薄晶圆背面所含有的氧原子溶度与原先衬底中所含的氧原子溶度基本保持一致；（3）通过采用不同的势垒金属和低温处理的条件，能精确控制集电极区掺杂物活性化率，从而精确控制IGBT集电极区的空穴注入效率。
附图说明
图1为IGBT制造工艺流程图；
图2为本发明减薄后晶圆截面图；图3为由不同势垒金属形成的肖特基结所导入的热施主的溶度坐标图；图4为由直拉法得到的晶圆截面图；图5为图4对应的掺杂物溶度分布图；图6为外延晶圆截面图，图7为图6对应的掺杂物溶度分布图，图8为形成背面肖特基结的示意图。
图中：1 n-型基区、2场截止层、3栅氧化层、4栅电极、5绝缘层、6 n+集电区、7 p型基区、8表面发射极电极层、9热施主区、10绝缘层、11集电极电极层、12p+型衬底；13势垒金属层、14肖特基结；图5、图7中虚线为退火前的掺杂物溶度分布，实线为低温退火后的掺杂物溶度分布。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
如图1，一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法，包括下述步骤：
步骤一，形成IGBT表面电极层；
步骤二，背面减薄；
步骤三，形成背面肖特基结。
所述方法中所采用的晶圆是通过直拉法得到的，晶圆中含有一定的氧溶度，经过高温处理后，晶圆表面的氧原子通过扩散到外界，从而将在晶圆表面与背面形成低氧溶度区。
所述步骤二中，对晶圆背面减薄，除去背面的低氧溶度区，减薄后的晶圆背面所含有的氧原子溶度将与衬底中所含的氧原子溶度一致；再通过金属蒸发工艺或溅射工艺，将势垒金属Pt、Ir、AlSi附着于IGBT背面，采用不同的势垒金属将精确控制氧热施主的活性化程度。
所述步骤三中，所述背面肖特基结的形成工艺包括势垒金属层的形成和低温退火处理；所述退火处理的温度在400～550℃之间，通过低温退火使晶圆背面一部分的氧原子形成溶度在5×1013cm-3以上的热施主，在结合处与势垒金属构成肖特基结。
所述低温退火工艺中，晶圆背面的形成热施主氧原子的溶度可以通过与不同的势垒金属形成的肖特基结来进行控制。如图3所示：势垒金属为Pt的时候，将产生溶度为5×1013 ～3×1014 cm-3 的少子注入。势垒金属为Ir的时候，将产生溶度为5×1014 ～2×1015 cm-3 的少子注入。当势垒金属为AlSi时，将产生溶度为7×1014 ～4×1015 cm-3的少子注入。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (5)
1.一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：
步骤一，形成IGBT表面电极层；
步骤二，背面减薄；
步骤三，形成背面肖特基结。
2.根据权利要求1所述的一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法，其特征在于：所述方法中所采用的晶圆是通过直拉法得到的，晶圆中含有一定的氧溶度，经过高温处理后，晶圆表面的氧原子通过扩散到外界，从而将在晶圆表面与背面形成低氧溶度区。
3.根据权利要求1所述的一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法，其特征在于：所述步骤二中，对晶圆背面减薄，除去背面的低氧溶度区，减薄后的晶圆背面所含有的氧原子溶度将与衬底中所含的氧原子溶度一致；再通过金属蒸发工艺或溅射工艺，将势垒金属Pt、Ir、AlSi附着于IGBT背面，采用不同的势垒金属将精确控制氧热施主的活性化程度。
4.根据权利要求1所述的一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法，其特征在于：所述步骤三中，所述背面肖特基结的形成工艺包括势垒金属层的形成和低温退火处理；所述退火处理的温度在400～550℃之间，通过低温退火使晶圆背面一部分的氧原子形成溶度在5×1013cm-3以上的热施主，在结合处与势垒金属构成肖特基结。
5.根据权利要求4所述的一种能精确控制IGBT空穴载流子注入的制造方法，其特征在于：所述低温退火工艺中，晶圆背面的形成热施主氧原子的溶度可以通过与不同的势垒金属形成的肖特基结来进行控制。
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| CN101638807A (zh) * | 2008-07-31 | 2010-02-03 | 科发伦材料株式会社 | 硅晶片、硅晶片的制造方法及硅晶片的热处理方法 |
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